(57)【要約】【課題】  撮像素子による電子シャッタとメカニカルシャッタを併用して露光時間を決定する構成を有する装置において、撮像素子による電子シャッタの動作タイミングをメカニカルシャッタの走行特性を反映させて適切に設定するためには、メカニカルシャッタ羽根の走行特性を検知するためのセンサを別途設ける必要があった。【解決手段】  撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査、または、領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査のいずれかと、撮像素子の受光面を遮光するメカニカルシャッタの遮光羽根の走行との間に蓄積された電荷の量を用いて、遮光羽根の走行特性を演算する。【選択図】  図９
2006101492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面を遮光する遮光羽根を走行させることで前記撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、
前記撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、前記撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路と、
前記第１の走査と第２の走査のいずれかと、前記遮光装置の走行との間に蓄積された第１の電荷の量に応じて、前記遮光装置の走行特性を演算する制御回路とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記走査回路は前記遮光装置による前記遮光領域の変化する方向に前記第１の走査および前記第２の走査を行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御回路は前記第１の電荷の量と、前記第１の走査が行われてから前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された第２の電荷の量とに応じて前記遮光装置の走行特性を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の電荷は前記第１の走査が行われてから前記遮光装置による受光面の遮光が行われるまでの間に蓄積された電荷であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第１の電荷は前記遮光装置による受光面の遮光が解除されてから前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された電荷であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記走査回路は前記第１の電荷を得るために行われる前記第２の走査を前記受光面の一部の領域に対して行うことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記走行特性とは、前記遮光装置の走行中における時間経過に対する前記遮光羽根の走行位置を示すものであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
前記制御回路は前記演算された走行特性に基づいて、前記第１の走査を行うタイミングを制御することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面を遮光する遮光羽根を走行させることで前記撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、
前記撮像素子の領域毎に、電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、前記撮像素子の領域毎に、蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路と、
前記第１の走査と第２の走査のいずれかと、前記遮光装置の走行との間に蓄積された第１の電荷の量に応じて、前記第１の走査を行うタイミングを制御することによって、前記第１の走査と前記遮光装置の走行との間に蓄積される電荷の量を調整する制御回路とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記制御回路は前記第１の電荷の量と、前記第１の走査と前記第２の走査の間に蓄積された第２の電荷の量に応じて、前記第１の走査を行うタイミングを制御する特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記制御回路は前記第１の走査を行う際における時間経過に対する走査領域の位置を示す曲線の形状が、前記遮光装置の走行中における時間経過に対する前記遮光羽根の走行位置を示す曲線の形状に近づくように前記第１の走査を行うタイミングを制御することを特徴とする請求項９または１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、
前記撮像素子の受光面を遮光する先羽根または後羽根を走行させることで前記撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、
前記撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、前記撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路と、
前記先羽根による前記撮像素子の受光面の遮光が解除されてから前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された第１の電荷の量と、前記第１の走査が行われてから前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された第２の電荷の量とに応じて、前記第１の走査タイミングを制御することにより、前記第１の走査が行われてから前記後羽根による前記撮像素子の受光面の遮光が行われるまでの間に蓄積される第３の電荷の量を調節する制御回路とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
前記制御回路は前記走査回路と前記駆動部材とを前記第１の電荷が前記第２の電荷よりも先に得られるように制御することを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、前記撮像素子の受光面を遮光する遮光羽根を走行させることで前記撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、前記撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、前記撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路とを備えた撮像装置の制御方法において、
前記走査回路による前記第１の走査と第２の走査のいずれかと、前記遮光装置による前記遮光羽根の走行と、の間に蓄積された第１の電荷を得る工程と、
前記第１の電荷の量に応じて、前記遮光装置の走行特性を演算する演算工程とを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１５】
前記第１の電荷を得る工程では、前記走査回路が前記遮光装置による前記遮光領域の変化する方向に前記第１の走査または前記第２の走査を行うことを特徴とする請求項１４に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１６】
前記第１の走査が行われてから前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された第２の電荷を得る工程を有し、前記演算工程では前記第１の電荷の量と前記第２の電荷の量に応じて前記遮光装置の走行特性を演算することを特徴とする請求項１４または１５に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１７】
前記第１の電荷を得る工程では前記走査回路が前記第１の走査を行ってから前記遮光装置が前記撮像素子の受光面を遮光することを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１８】
前記第１の電荷を得る工程では前記遮光装置が前記撮像素子の受光面の遮光を解除してから前記走査回路が前記第２の走査を行うことを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の撮像装置の制御方法。
【請求項１９】
前記第１の電荷を得る工程では前記走査回路は前記第２の走査を前記受光面の一部の領域に対して行うことを特徴とする請求項１８に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２０】
前記走行特性とは前記遮光装置の走行中における時間経過に対する前記遮光羽根の走行位置を示すものであることを特徴とする請求項１４から１９のいずれかに記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２１】
前記演算工程にて演算された走行特性に基づいて前記第１の走査を行うタイミングを制御する制御工程を有することを特徴とする請求項１４から２０のいずれかに記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２２】
受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、前記撮像素子の受光面を遮光する遮光羽根を走行させることで前記撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、前記撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、前記撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路とを備えた撮像装置の制御方法において、
前記走査回路による前記第１の走査と第２の走査のいずれかと、前記遮光装置による前記遮光羽根の走行と、の間に蓄積された第１の電荷を得る工程と、
前記走査回路が前記第１の電荷の量に応じて設定されたタイミングで前記第１の走査を行ってから、前記遮光装置が前記撮像素子の受光面を遮光する制御工程とを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２３】
受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、前記撮像素子の受光面を遮光する遮光羽根を走行させることで前記撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、前記撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、前記撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路とを備えた撮像装置の制御方法において、
前記走査回路による前記第１の走査と第２の走査のいずれかと、前記遮光装置による前記遮光羽根の走行と、の間に蓄積された第１の電荷を得る工程と、
前記走査回路による前記第１の走査が行われてから前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された第２の電荷を得る工程と、
前記走査回路による前記第１の走査が行われてから前記遮光装置による前記撮像素子の受光面の遮光が行われるまでの間に蓄積された第３の電荷を得る工程とを有し、
前記第３の電荷を得る工程では前記第１の電荷の量と前記第２の電荷の量に応じて、前記走査回路による前記第１の走査が行われるタイミングが制御されることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項２４】
前記第３の電荷を得る工程では前記第１の走査を行う際における時間経過に対する走査領域の位置を示す曲線の形状が、前記遮光装置の走行中における時間経過に対する前記遮光羽根の走行位置を示す曲線の形状に近づくように、前記走査回路による前記第１の走査が行われるタイミングが制御されることを特徴とする請求項２３に記載の撮像装置の制御方法。
【請求項２５】
受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、前記撮像素子の受光面を遮光する先羽根または後羽根を走行させることで前記撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、前記撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、前記撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路とを備えた撮像装置の制御方法において、
記遮光装置の先羽根による前記撮像素子の受光面の遮光の解除が行われてから前記走査回路による前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された第１の電荷を得る工程と、
前記走査回路による前記第１の走査が行われてから前記第２の走査が行われるまでの間に蓄積された第２の電荷を得る工程と、
前記走査回路による前記第１の走査が行われてから前記遮光装置の後羽根による前記撮像素子の受光面の遮光が行われるまでの間に蓄積された第３の電荷を得る工程とを有し、
前記第３の電荷を得る工程では前記第１の電荷の量と前記第２の電荷の量に応じて、前記走査回路による前記第１の走査が行われるタイミングが制御されることを特徴とする撮像装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子における電荷の蓄積開始または読み出しのタイミングを制御する電子シャッタ機能と、遮光羽根にて撮像素子の受光面を遮光するメカニカルシャッタ機能とを併用した露光制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像素子としてプログレッシブスキャンタイプのＣＣＤ（以下、ＰＳ−ＣＣＤという）を備えたデジタルカメラ等の撮像装置がある。撮像素子としてこのＰＳ−ＣＣＤを用いれば、撮像装置は電荷を吐き捨ててから蓄積された電荷を転送するまでの電荷の蓄積時間を制御することで、この撮像素子の出力から得られる画像データの露出状態を制御することができる。撮像素子としてＰＳ−ＣＣＤを用いた場合、撮像装置はメカニカルシャッタがなくとも電荷の蓄積時間を調節することができるが、スミアの発生を抑えるためにメカニカルシャッタが備えられていることが好ましい。しかしながら、ＰＳ−ＣＣＤの電荷の蓄積動作を終了させてからメカニカルシャッタによって遮光されるまでの短い時間の間にも、ＰＳ−ＣＣＤには光束が到達するためスミアの発生を防ぐことはできない。このスミアの発生を抑制するために様々な技術が提案されている。
【０００３】
これに対し、ＸＹアドレス型の撮像素子であるＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＣＤに比較してスミアの発生が無視できるほど小さいという長所を備えている。また、ＣＭＯＳイメージセンサは大判化の技術開発が進んでいるため、高画質の画像データを得やすい大型の撮像素子が必要とされる一眼レフレックスタイプのデジタルカメラに用いられる場合が多い。
【０００４】
しかしながらＸＹアドレス型であるＣＭＯＳイメージセンサは、所謂ローリングシャッタとして、行毎に異なるタイミングで電荷の蓄積を行っており、全ての画素において同時に蓄積動作を終了させることができない。ＣＭＯＳイメージセンサの電荷の蓄積時間を制御して露出制御を行おうとすると、走査線の最初の行と最後の行とで蓄積期間が１フレーム近くずれてしまうため、動く被写体を静止画として撮像するには適していないと考えられる。そのため、ＣＭＯＳイメージセンサの露光時間を制御するためのメカニカルシャッタが用いられている。
【０００５】
ここで、ＣＭＯＳイメージセンサの電荷の蓄積開始のための各行におけるリセット動作は、各行における蓄積電荷の信号レベルの読み出し動作のタイミングから、電荷の蓄積時間に要する時間分だけ先駆けて行われることになる。このリセット動作の速度は、蓄積電荷の信号レベルの読み出し動作の走査速度と異ならせることもできる。これを利用して、特許文献１にはＣＭＯＳイメージセンサのリセット動作をメカニカルシャッタの走行に沿う速度で１行ずつ行って露出制御を行う構成が開示されている。特許文献１に開示された構成は、メカニカルシャッタの走行に沿う速度で１行ずつリセット動作を行って電荷蓄積を開始してから、メカニカルシャッタで遮光し、その後に蓄積電荷の信号レベルの読み出し動作を１行ずつ行う。リセット動作とメカニカルシャッタの走行の間隔とを調整することで、画像データの露出制御を行うことができる。リセット動作をメカニカルシャッタの走行に沿う速度で１行ずつ行うため、走査線の最初の行と最後の行との蓄積時間のずれは、先幕である遮光羽根（以下、先羽根という）と後幕である遮光羽根（以下、後羽根という）を備えたメカニカルシャッタを用いた場合と同程度にまで改善することができる。この構成によれば、ＣＭＯＳイメージセンサを用いているために動画撮像時のスミアを抑制することができるとともに、高速シャッタが可能となり、ＣＭＯＳにて動く被写体の静止画撮像を行うことが可能となる。
【特許文献１】特開平１１−４１５２３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５９４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、メカニカルシャッタの先羽根および後羽根は一般にバネによって駆動されており、走行開始位置での保持は電磁石による吸着力が用いられていることが多い。このため、撮像装置の姿勢差、温度、湿度、メカニカルシャッタを保持する電磁石の駆動電圧、メカニカルシャッタの個体差、経時変化などの複数の影響によって、メカニカルシャッタでの走行特性を示す曲線（以下、走行曲線という）は常に一定とはならない。
【０００７】
そこで、メカニカルシャッタの走行に対応させてリセット動作を適正なタイミングで行うためには、メカニカルシャッタの走行曲線を検出する検出系と、その検出結果に応じてリセット動作のタイミングを制御するフィードバック系を設ける必要がある。
【０００８】
そこで、特許文献２には複数のフォトインタラプタを先羽根の走行方向に並べて配置し、先羽根を走行させてフォトインタラプタの出力より先羽根の走行曲線を検出する構成が開示されている。この構成を図１３に示す。
【０００９】
９３は先羽根、９４は後羽根、９６は撮像素子である。９０は先羽根９３の走行方向に複数配置されたフォトインタラプタ９０−１を備えた羽根検出機構であり、フォトインタラプタ９０−１は発光部９１−１と受光部９２−１を先羽根の両側に配置している。フォトインタラプタ９０−１にて先羽根の動きを検知して先羽根の走行曲線を求め、この走行曲線を基に後羽根の走行曲線を推定してリセット動作を行い、後羽根により遮光を行う。この構成によれば後羽根の走行曲線を事前に推定してリセット動作のタイミングを制御することができるが、フォトインタラプタを設けた分だけシャッタの構成が大型化してしまう。また、撮像素子の近傍に光センサを配置すると、光センサでの光が撮像素子の受光面に入射してしまわないような構成を別途設ける必要もある。
【００１０】
このように、撮像素子による電子シャッタとメカニカルシャッタを併用して露光時間を決定する構成を有する装置において、撮像素子による電子シャッタの動作タイミングをメカニカルシャッタの走行特性を反映させて適切に設定するための構成について、まだ改善の余地があると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
少なくとも好適な一つの実施の形態は、受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、撮像素子の受光面を遮光する遮光羽根を走行させることで撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路と、第１の走査と第２の走査のいずれかと、遮光装置の走行と、の間に蓄積された第１の電荷の量に応じて、遮光装置の走行特性を演算する制御回路を有する撮像装置を提供するものである。
【００１２】
また、少なくとも好適な別の一つの実施の形態は、受光した光量に応じて電荷を蓄積する撮像素子と、撮像素子の受光面を遮光する遮光羽根を走行させることで撮像素子の遮光領域を変化させる遮光装置と、撮像素子の領域毎に電荷の蓄積を開始させるための第１の走査行い、撮像素子の領域毎に蓄積された電荷を読み出すための第２の走査を行う走査回路と、第１の走査と第２の走査のいずれかと、遮光装置の走行と、の間に蓄積された第１の電荷の量に応じて、第１の走査を行うタイミングを制御することによって、第１の走査と遮光装置の走行との間に蓄積される電荷の量を調整する制御回路を有する撮像装置を提供するものである。
【００１３】
また、少なくとも好適なさらに別の一つの実施の形態は、上記の撮像装置の機能を実施させるための制御方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、撮像素子による電子シャッタとメカニカルシャッタを併用して露光時間を決定する構成を有する装置において、メカニカルシャッタ羽根の走行を検知するためのセンサを別途設けることなく、電子シャッタの動作タイミングを適切に設定するための構成を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に図面を用いながら本発明の好適な実施の形態について説明を行う。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる撮像システムの構成図である。本実施の形態にかかる撮像システムは、撮像装置であるカメラ本体１００と、カメラ本体１００に装着される交換レンズ装置２００とを有している。この交換レンズ装置２００はカメラ本体１００と着脱可能でなく、カメラ本体１００と一体に構成されているものであっても構わない。
【００１７】
まず、交換レンズ装置２００内の構成について説明する。２０１は撮影レンズであり、光軸Ｌ方向に移動可能となっている。ここで、図１では、簡略化のために１つのレンズだけを示しているが、複数のレンズ群で構成されている。
【００１８】
２０２はレンズＣＰＵ、２０３はレンズ駆動回路であり、レンズＣＰＵ２０２はレンズ駆動回路２０３を介して撮像レンズ２０１の位置を制御する。また、レンズＣＰＵ２０２は交換レンズ装置２００側の通信接点２０４およびカメラ本体１００側の通信接点１１３を介して、カメラ本体１００内のカメラＣＰＵ１０１と通信を行う。
【００１９】
次に、カメラ本体１００内の構成について説明する。
【００２０】
１０１はカメラＣＰＵであり、１０２はミラー部材である。１０３はファインダ光学系であり、１０４はＸＹアドレス型の撮像素子であるＣＭＯＳイメージセンサである。１０５はメカニカルシャッタ装置であるフォーカルプレーンシャッタである。ミラー部材１０２は撮影レンズ２０１を通過した被写体像である光束を反射させてファインダ光学系１０３に導くためのものである。このミラー部材１０２は図１に示すように光路上に存在し光束を光学ファインダ１０３に導くための位置と、光路上から退避し光束を撮像素子１０４に導くための位置とで切り替わる。ユーザーはファインダ光学系１０３を除いて被写体の様子をモニタする場合は、ミラー部材１０２は図１に示すように光路上に位置する。静止画を撮像する場合、もしくは、ユーザーが映像表示回路１１０に表示された被写体の動画像を観察することにより被写体の様子をモニタする場合は、ミラー部材１０２が図１の上方に跳ね上がることで光路から退避する。
【００２１】
撮像素子１０４の被写体側にはシャッタ装置１０５が配置されており、シャッタ装置１０５の遮光羽根を光路から退避させることで、光束が撮像素子１０４に到達する。
【００２２】
１０６はシャッタ駆動回路であり、メカニカルシャッタ装置１０５の駆動を制御する。１０７はパルス発生回路、１０８は垂直駆動変調回路である。パルス発生回路１０７は撮像素子１０４に走査クロックや制御パルスを供給する。また、パルス発生回路１０７で発生した走査クロックうち、水平走査用のクロックは直接撮像素子１０４に入力され、垂直走査用のクロックは垂直駆動変調回路１０８によってクロック周波数が所定の周波数に変調されて撮像素子１０４に入力される。また、パルス発生回路１０７は、信号処理回路１０９にもクロック信号を出力する。
【００２３】
１０９は信号処理回路であり、撮像素子１０４から読み出された信号に対して公知のアナログ信号処理、デジタル信号処理を施すことにより画像データを生成する。１１０はＥＶＦ（エレクトリックビューファインダ）等の映像表示回路であり、信号処理回路１０９にて生成された表示用画像データを用いて表示を行う。１１１は画像記録回路であり、信号処理回路１０９にて生成された記録用画像データをカメラ本体の内部メモリ、あるいは、カメラ本体に着脱可能な記録媒体に記録する。
【００２４】
１１２はスイッチユニットであり、撮像条件を設定するために操作されるスイッチや、撮像準備動作および撮像動作を開始させるために操作されるスイッチを含む。１１３は通信接点であり、交換レンズ装置２００側の通信接点２０４を介して、交換レンズ装置２００内のレンズＣＰＵ２０２と通信を行う。
【００２５】
本実施の形態の撮像システムは後述するように、静止画を撮像する場合は、先羽根を開いて光路を開放し、撮像素子１０４のリセット動作を行い、後羽根を閉じて光路を閉鎖し、そして、撮像素子１０４の蓄積電荷を読み出す。被写体をモニタするための動画を撮像する場合は、遮光羽根を開いて光路を開放した状態で、撮像素子１０４の読み出し動作を周期的に行う。
【００２６】
図２は本実施の形態にかかるシャッタ装置１０５の構成図である。３０１はシャッタ開口を有するシャッタ地板、３０１ａはシャッタ開口である。３０２は先幕スリット形成羽根であり、先羽根スリット形成端３０２ａを有する。３０３〜３０５は先羽根覆い羽根であり、順に、第１先羽根３０３、第２先羽根３０４、第３先羽根３０５と記す。３０６は先羽根用の第１のアームであり、シャッタ地板１に設けられた軸３０１ｄの周りに回転自在に枢着され、該第１のアーム３０６の先端側に設けられたカシメダボ３０８ａで先羽根スリット形成羽根３０２を該第１のアーム３０６に対して回転自在に支持する。３０６ａは先羽根にばね力等の駆動力を伝達する先羽根駆動部材の駆動ピンを嵌入させる穴であり、この穴３０６ａを介して軸３０１ｄと同軸に回転軸を設けられた先羽根駆動部材から動力を伝えられる。３０７は先羽根用の第２のアームであり、シャッタ地板３０１に設けられた軸３０１ｅの周りに回転自在に枢着され、第２のアーム３０７の先端側に設けられたカシメダボ３０９ａで先羽根スリット形成羽根３０２を第２のアーム３０７に対して回転自在に支持する。このようにして先羽根スリット形成羽根３０２と先羽根用の第１のアーム３０６と第２のアーム３０７とにより平行リンクを形成する。同様に、先羽根覆い羽根のうち、第１先羽根３０３，第２先羽根３０４，第３先羽根３０５は、先羽根用の第１のアーム３０６と第２のアーム３０７の中間部にそれぞれのカシメダボ３０８ｂと３０９ｂ，３０８ｃと３０９ｃ，３０８ｄと３０９ｄで回転自在に支持され、平行リンクを形成する。以上、３０２〜３０９の各部材により第１遮光板である先羽根が構成される。
【００２７】
後羽根は先羽根と同様の構成であり、３１０は後羽根スリット形成羽根、３１０ａは後羽根スリット形成端、３１１〜３１３は後羽根覆い羽根であり、順に、第１後羽根３１１、第２後羽根３１２、第３後羽根３１３と記す。３１４は後羽根用の第１のアームであり、シャッタ地板１に設けられた軸３０１ｆの周りに回転自在に枢着され、該アームの先端側に設けられたカシメダボ３１６ａで後羽根スリット形成羽根３１０を第１のアーム３１４に対して回転自在に支持する。また、３１４ａは後羽根にばね力等の駆動力を伝達する後羽根駆動部材の駆動ピンを嵌入させる穴であり、この穴３１４ａを介して軸３０１ｆと同軸に回転軸を設けられた後羽根駆動部材から動力を伝えられる。３１５は後羽根用の第２のアームであり、シャッタ地板３０１に設けられた軸３０１ｇの周りに回転自在に枢着され、該第２のアーム３１５の先端側に設けられたカシメダボ３１７ａで後羽根スリット形成羽根３１０を第２のアーム３１５に対して回転自在に支持する。このようにして後羽根スリット形成羽根３１０と後羽根用の第１のアーム３１４と第２のアーム３１５とにより平行リンクを形成する。同様に、後羽根覆い羽根のうち、第１後羽根３１１，第２後羽根３１２，第３羽根３１３は、第１のアーム３１４と第２のアーム３１５の中間部にそれぞれのカシメダボ３１６ｂと３１７ｂ，３１６ｃと３１７ｃ，３１６ｄと３１７ｄで回転自在に支持され、平行リンクを形成する。以上、３１０〜３１７の部材により第２遮光板である後羽根が構成される。
【００２８】
図３は、メカニカルシャッタの先羽根、後羽根の駆動タイミングの差によって静止画の露光制御を行う従来の撮像システムにおける、被写体をモニタするための動画を撮像する場合の機械的動作を示すフローチャートである。
【００２９】
カメラ本体１００は被写体をモニタするための動画を映像表示回路１１０に表示させる撮像モードが設定されると、ステップＳ１にてカメラＣＰＵ１０１はミラー部材１０２を跳ね上げて光路から退避させる。ステップＳ２でカメラＣＰＵ１０１は、シャッタ開口１ａを覆っていた先羽根を走行させ、先羽根をシャッタ開口１ａから退避させる。ステップＳ３でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に読み出し動作を周期的に行わせる。これにより、被写体をモニタするための動画像データを得ることができる。ここで、ユーザーによってスイッチユニット１１２に含まれるレリーズスイッチＳＷが操作されると、ステップＳ４でカメラＣＰＵ１０１は後羽根を走行させてシャッタ開口１ａを覆う。ステップＳ５でカメラＣＰＵ１０１は光路から退避させていたミラー部材１０２を下げて一度光路上に戻し、先羽根および後羽根を走行開始位置まで戻すためのチャージ動作を行わせる。このチャージ動作により、シャッタ装置１０５の先羽根はシャッタ開口１ａを覆うことになる。ステップＳ６でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４のリセット動作を行わせ、ステップＳ７で先羽根を走行させてシャッタ開口１ａから先羽根を退避させる。そして露出制御のために設定された時間が経過したらステップＳ８でカメラＣＰＵ１０１は後羽根を走行させてシャッタ開口１ａを後羽根で覆い、ステップＳ９でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に蓄積電荷の読み出し動作を行わせる。
【００３０】
上述したフローチャートでは、カメラＣＰＵ１０１は被写体をモニタするための動画を撮像する前に先羽根を走行させているが、静止画の撮像時に再び先羽根を走行させる必要がある。そのため、静止画を撮像する直前に少なくとも先羽根をチャージする必要がある。仮に、ステップＳ４で後羽根を走行させずに走行開始位置に保持したままとし、ステップＳ５で先羽根のみをチャージする構成としても、チャージ動作は必要となる。
【００３１】
図４に、本実施の形態における撮像システムにて、被写体をモニタするための動画を撮像する場合の機械的動作を示すフローチャートを示す。図４に示すフローチャートでは、被写体をモニタするための動画を撮像するために先羽根を走行させているが、静止画の撮像時は先羽根を走行させる必要がない。そのため、静止画を撮像する直前に先羽根のチャージ動作が行われない。
【００３２】
被写体をモニタするための動画を映像表示回路１１０に表示させる撮像モードが設定されると、ステップＳ１１にてカメラＣＰＵ１０１はミラー部材１０２を光路から退避させる。ステップＳ１２でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４にリセット動作を行わせる。ステップＳ１３でカメラＣＰＵ１０１はシャッタ開口１ａを覆っていた先羽根を走行させ、先羽根をシャッタ開口１ａから退避させる。ステップＳ１４でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に読み出し動作を行わせ、後羽根の走行曲線を推定するための画像データを得る。ステップＳ１５でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に読み出し動作を周期的に行わせる。これにより、被写体をモニタするための動画像データを得ることができる。ここで、ユーザーによってスイッチユニット１１２に含まれるレリーズスイッチＳＷが操作されると、ステップＳ１６でカメラＣＰＵ１０１は推定された後羽根の走行曲線に沿うように撮像素子１０４にリセット動作を行わせる。ステップＳ１７でステップＳ１６でのリセット動作を基準として露出制御のために設定された時間が経過したら、カメラＣＰＵ１０１は後羽根を走行させてシャッタ開口１ａを後羽根で覆う。そしてステップＳ１８でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に蓄積電荷の読み出し動作を行わせる。
【００３３】
次に本実施の形態におけるＸＹアドレス型の撮像素子１０４の構成および動作について説明する。まず、撮像素子１０４の構成について図５、図６の模式図を用いて説明する。
【００３４】
図５、図６において、１はフォトダイオード（以下、ＰＤという）で、光電変換によって光を電荷に変換し、露光量に応じて光電変換された電荷を蓄積する。２は転送ゲート（以下、ＴＸという）で、ＰＤ１での電荷蓄積終了に応じて、ＰＤ１で蓄積された電荷を信号読み出しのためにフローティングディフュージョンアンプ（以下、ＦＤという）３に転送する。ＦＤ３は、ＰＤ１で蓄積された電荷量を電圧量に変換する。
【００３５】
４は選択ゲート（以下、ＳＥＬという）で、ＦＤ３からの信号を読み出す際の選択スイッチである。５はリセットゲート（以下、ＲＳという）で、ＰＤ１での蓄積電荷やＦＤ３での電圧をリセットするために使用される。７は画素ブロックであり、ＰＤ１、ＴＸ２、ＦＤ３、ＳＥＬ４、ＲＳ５を有している。撮像素子１０４は、複数の画素ブロックの集合体として構成されており、６００万画素の撮像素子では、６００万個の画素ブロック７が配置されている。
【００３６】
次に、撮像素子１０４の動作について説明する。
【００３７】
まず、電荷蓄積を開始する前に、ＲＳ５によってＰＤ１およびＦＤ３のリセット動作を行う。具体的には、ＴＸ２およびＲＳ５をオン状態にする。そして、ＴＸ２およびＲＳ５をオフ状態にすると、ＰＤ１において電荷蓄積が開始される。電荷蓄積が開始された時点でのＦＤ３の電荷はゼロとなっているため、まずはＳＥＬ４をオン状態にすることで、このときの信号を垂直出力線１０に読み出す。そして、この出力信号は、図６に示すＳ−ｎ回路ブロック４２内に撮像素子１０４の列数だけ存在する回路モジュール８のスイッチ１６を介してキャパシタＣＴＮ１７に、リセットノイズレベルとして記憶される。なお、φＰＴＮはスイッチ１６のオン状態、オフ状態を制御するための信号である。
【００３８】
所定時間が経過したら、ＴＸ２をオン状態にすることで、ＰＤ１で蓄積されている電荷すべてを、ＴＸ２を介してＦＤ３に転送する。そして、蓄積電荷を読み出すまでの待機時間が経過した後、ＳＥＬ４をオン状態にすることで蓄積電荷に対応した出力が垂直出力線１０から読み出される。上記蓄積電荷に対応した出力は、スイッチ１１を介してキャパシタＣＴＳ１２に信号レベルとして記憶される。なお、φＰＴＳはスイッチ１１のオン状態、オフ状態を制御するための信号である。
【００３９】
上述した動作によって、キャパシタＣＴＳ１２およびキャパシタＣＴＮ１７のそれぞれには信号レベルおよびリセットノイズレベルが記憶されていることになるため、読み出しスイッチ１３、１８をオン状態にして、差動アンプ１５に接続することでノイズを排除した蓄積信号を得ることができる。これは、リセットノイズのキャンセルというＣＣＤでよく使われている相関２重サンプル（ＣＤＳ）という機能と同様である。１４および１９は、差動アンプ１５の入力線の配線浮遊容量を示している。
【００４０】
ここで、図６に示す開口画素領域４０には、画素ブロック７が６００万個存在すると仮定する。また、画素数の縦横の比率が１３５フィルムの比率とすると、横方向で３０００個の画素ブロック７が配置され、縦方向で２０００個の画素ブロックが配置されていることになる。そして、Ｓ−ｎ回路ブロック４２内の回路モジュール８は、３０００個存在することになる。また、水平出力部４３は１個のみ存在することになる。
【００４１】
一方、垂直シフトレジスタ４１は、選択信号φＳＥＬ、リセット信号φＲＳ、転送信号φＴＸによってそれぞれＳＥＬ４、ＲＳ５、ＴＸ２を順次オン状態にすることで、撮像素子１０４の開口画素領域４０の縦方向（列方向）において読み出し動作を行うことができる。ここで、ＴＸ２はＭＯＳトランジスタのように見えるが、これはＣＣＤのＰＤと垂直ＣＣＤの間にあるシフトゲートと同じタイプの転送ゲートである。
【００４２】
本実施の形態では、暗電流の発生しない埋め込みフォトダイオードとノイズの少ない完全電荷転送ゲートを例に説明しているが、一般に使用されるフォトダイオードおよびＭＯＳトランジスタを用いても同様の機能を得ることができる。
【００４３】
次に、上述した撮像素子１０４の基本的な読み出し動作の仕組みについて、図７を用いて説明する。
【００４４】
図７の上側に示す５本の信号波形行のうち上から３本の信号波形行はそれぞれ選択信号φＳＥＬ（ｖ）、リセット信号φＲＳ（ｖ）、および転送信号φＴＸ（ｖ）を表す。各信号は、各ｎＭＯＳトランジスタであるＳＥＬ４、ＲＳ５、ＴＸ２のゲート信号と考えることができる。また、図中の（ｖ）は、撮像素子１０４の垂直方向における行の番号を示している。
【００４５】
図７の下側に示す平行四辺形の図形は、撮像素子１０４の各行における画素の動作を、時間軸で示したものである。図７において、５０は撮像素子１０４の撮像面の開口画素領域４０のうち最も下側に位置する行（以下、最下行という）を示し、５１は撮像素子１０４の撮像面の開口画素領域４０のうち最も上側に位置する行（以下、最上行という）を示す。撮像レンズ２０１を介して撮像素子１０４の撮像面で結像した被写体像は上下が反転するため、得られる画像データの上下方向にあわせるため、ここでは最下行が上に、最上行が下になるよう記載してある。
【００４６】
タイミング５２において、５０における各画素のＴＸ２およびＲＳ５を同時にオン状態とすると、最下行５０に含まれる各画素のＰＤ１およびＦＤ３が同時にリセットされ、電荷蓄積が開始される。
【００４７】
図７は、最下行から最上行に向かって順に、各行における電荷蓄積の開始、電荷蓄積の終了および蓄積電荷の読み出しが行われるローリング動作について説明した図である。
【００４８】
最下行５０の各画素においてＰＤ１のリセット動作による電荷蓄積が開始されると、１行の読みだし時間に相当する時間が経過した後に、２行目におけるリセット動作が行われる。そして、以下順に同じインターバルで最上行５１までＰＤ１のリセットを行う。５３は、最上行５１において電荷蓄積が開始されるタイミングを示す。
【００４９】
５６の平行四辺形で示す領域は、電荷蓄積が行われている領域（以下、電荷蓄積領域という）を示す。５４は、最下行５０における電荷蓄積の終了タイミングを示す。ここで、タイミング５４は、最下行５０における蓄積電荷の読み出し動作のタイミングと考えることもできる。
【００５０】
電荷蓄積領域５６の横方向の長さ、すなわち、タイミング５２からタイミング５４までの時間は、各行における電荷蓄積時間Ｔｉｎｔとなる。各行において電荷蓄積が終了したときには、各行に含まれる画素の電荷転送と、各行の列走査による信号読み出しを行う。
【００５１】
すなわち、図７の５８に示すように、まず各画素のＲＳ５をオン状態にすることで、ＦＤ３の電荷を空にするＦＤリセット動作を行う。そして、各画素のＳＥＬ４およびスイッチ１６をオン状態にすることで、リセットレベルを読み出してキャパシタＣＴＮ１７に記憶する。その後すぐにＴＸ２をオン状態にすることで、全画素の電荷を一括転送する。
【００５２】
次に、ＳＥＬ４およびスイッチＳ１１をオン状態にして、信号レベルをキャパシタＣＴＳ１２に記憶する。各行に含まれる画素の信号は、水平方向の画素数の分だけ設けられたＳ−ｎ回路４２に全て蓄えられた後、例えば図６の左側に存在するＳ−ｎ回路４２から順番に水平読み出し選択スイッチ１３、１８を順次操作することで差動アンプ１５に順次入力される。これにより、各行の全画素の出力を水平方向に走査し、読み出すことができる。
【００５３】
１行分の画素が読み出し動作が完了すると、垂直シフトレジスタ４１は次の行の読み出し動作を行う。そして、すべての行に対して読み出し動作を行う。すべての行に対する読み出し動作の完了タイミングが、タイミング５５となる。
【００５４】
読み出し動作を行うときには、５８に示すように各種の制御信号のパルスを発生させ、各行における複数の画素の電荷蓄積信号を列走査して読み出す必要があるため、すべての行に対する読み出し動作を完了させるまでには時間を要する。
【００５５】
また、最下行から最上行にかけてのローリング動作に伴う各行における電荷蓄積時間を等しくするために、各行の電荷蓄積を開始させるタイミングの行間インターバルを設定する必要がある。なお、１つの行に対して蓄積電荷の読み出し動作が終了すると、この行は実質的に次の電荷蓄積を開始することになる。５７は、最下行から最上行にかけて、読み出し動作が行われているタイミングと、画像データの垂直方向における位置とを読み出し動作の走査特性を示す走査直線である。
【００５６】
次に、図８および図９を用いて、本実施の形態の特徴部分について説明する。図８は、撮像素子１０４およびシャッタ装置１０５の後羽根を光軸方向の被写体側から見た図であり、リセット動作および後羽根の走行が途中まで行われているときの状態を示している。
【００５７】
矢印２０は、リセット動作および読み出し動作の走査方向と、後羽根の走行方向を示す。
【００５８】
２１は撮像素子１０４の撮像面である。２２は後羽根であり、図８では撮像面２１の一部の領域を遮光している。２３は撮像素子１０４のうち蓄積電荷がリセットされる行（リセット行）を示している。リセット行２３は、電荷の蓄積が開始された位置を示している。
【００５９】
リセット行２３と後羽根２２の先端２４の間のスリットによって形成される領域が電荷蓄積領域となる。そして、撮像素子１０４ではリセット行２３が通過してから、すなわち、リセット動作が開始されてから後羽根２２によって遮光状態となるまでの時間が、その領域における露光による電荷蓄積時間となる。また、電荷蓄積の開始タイミングは、撮像素子１０４の行毎で異なっており、上述したように最下行で電荷蓄積動作が最も早く開始され、最上行で電荷蓄積動作が最も遅く開始される。
【００６０】
図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、撮像素子１０４のリセット動作の走査タイミングを後羽根の走行曲線に沿わせるための動作について説明する図である。すなわち、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は図４で説明したステップＳ１２〜ステップＳ１４、およびステップＳ１６〜ステップＳ１８で説明した動作を説明するための図である。
【００６１】
図９（ａ）において、６０は撮像画面を示している。撮像画面６０では、画面中心に人物が位置し、画面左上には太陽が位置している。また、画面左下は、人物の影で暗くなっている。
【００６２】
図９（ａ）は、先羽根の走行動作に伴う電荷蓄積動作を説明するための図である。この動作は、被写体をモニタするための動画を映像表示回路１１０に表示させる撮像モードを開始するために先羽根を走行させる際に行われる。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）において、縦軸は撮像素子１０４の撮像面の上下方向における位置を示し、横軸は時間を示す。ただし、画像データの向きにあわせるために、撮像面の最下行が上に、最上行が下にくるように縦軸が設定されている。
【００６３】
５０は撮像面の開口画素領域４０の最下行、５１は撮像面の開口画素領域４０の最上行を示す。６２は先羽根の走行曲線を示す。ここで、先羽根は、上述したようにバネ力によって駆動されるため、一定の速度で走行せず、その走行軌跡は走行曲線６２に示すようになる。
【００６４】
図９（ａ）では、先羽根が撮像面の最下行５０から最上行５１に移動するまでに約４ｍｓかかっている。本実施の形態では、先羽根を走行させる前のタイミング６１において、撮像素子１０４の全画素における電荷のリセットを行う。そして、先羽根を走行させることで撮像素子１０４の撮像面への露光を行う。
【００６５】
先羽根が最下行から退避してから所定時間ｔ０が経過した後に、撮像素子１０４の電荷読み出し動作を開始する。ここでの電荷読み出し動作は、すべての行に対して電荷読み出しを行うのではなく、特定の複数の行に対してのみ電荷読み出しを行うスキップ読みを行っている。予想される走行曲線に基づいて所定の走査速度で行われる。
【００６６】
ここで、リセット動作が行われてからスキップ読みが行われるまでの時間が、撮像素子１０４における電荷蓄積時間となる。スキップ読みが一定の速度で行われるのに対し、先羽根は走行曲線６２に示す軌跡を描きながら走行するため、先羽根の走行によって開始される露光による電荷蓄積時間（以下、露光蓄積時間という）は行毎に異なる。
【００６７】
すなわち、先羽根の走行曲線６２とスキップ読みの走査特性を示す走査直線６３との間の時間が露光蓄積時間となる。この露光蓄積時間は撮像素子１０４の垂直方向における位置に応じて差が生じる。この露光蓄積時間の差は、先羽根の走行曲線６２を表していることになる。このため、撮像素子１０４の垂直方向における露光蓄積時間の分布を正確に検出できれば、先羽根の走行曲線６２を求めることができる。
【００６８】
ここで、撮像画面内での明るさが全領域において一定である場合には、スキップ読みによって得られる露光量（電荷蓄積量）を検出するだけで、撮像素子１０４の各行における露光蓄積時間を求めることができる。そして、各行の露光蓄積時間を求めることで、先羽根の走行曲線６２を求めることができる。しかし、実際には得られた露光量には露光蓄積時間に関する情報に加えて、被写体の輝度に関する情報が含まれてしまう。
【００６９】
だが、撮像画面内の明るさを全領域において一定とすることは容易ではない。また、撮像画面内の明るさを全領域において一定とするための処理を行えば、被写体をモニタするための動画像データを得るまでのタイムラグが増加する。そこで、上述したスキップ読みによって得られた画像データから、被写体の輝度に関する情報を差し引くことで、露光蓄積時間に関する情報を求める。
【００７０】
この場合、露光量の分布に関するデータは、基準線６８に対するＷ１（ｖ）までの距離で示すように、撮像素子１０４の垂直方向の関数として表される。すなわち、Ｗ１（ｖ）は、先羽根の走行からスキップ読みまでの間で得られる画像データの射像、すなわち、各行における電荷蓄積量を示す。
【００７１】
また、スキップ読みに伴う露光蓄積時間の分布に関するデータは、基準線６８に対してＷ３（ｖ）に示すように、撮像素子１０４の垂直方向の関数で表される。ここで、変数ｖは、撮像素子１０４における各行の位置を示す値であり、最下行の位置をｖ＝０とする。
【００７２】
データＷ１（ｖ）からデータＷ３（ｖ）を導き出すために、図９（ｂ）に示す動作によって、被写体の輝度に関する情報を含む画像データの取得を行う。
【００７３】
撮像面の最下行を先羽根が通過したタイミング６５から、スキップ読みに伴う撮像面の最下行の電荷蓄積終了タイミング６６までの時間をｔ０とする。そして、各行における電荷蓄積時間を、ｔ（ｖ）の関数として表す。
【００７４】
図９（ａ）に示す動作では、撮像素子１０４の全画素から蓄積電荷を読み出すこともできる。
【００７５】
しかし、先羽根の走行時間が上述したように約４ｍｓであるのに対して、全画素の読み出しを行うようにすると、電荷読み出しに要する時間が先羽根の走行時間に対して長くなってしまう。これでは、後羽根の走行曲線を得るために先羽根を走行させてから、先羽根を走行させて被写体をモニタするための動画を表示させる状態を実行するまでの時間が、上述した電荷読み出しに要する時間の分だけ長くなってしまう。したがって、電荷読み出しに要する時間は、先羽根の走行時間と略同じとすることが好ましい。
【００７６】
本実施の形態では、上述したようにスキップ読みを行うことによって、電荷読み出しに要する時間を先羽根の走行時間に合わせるようにしている。
【００７７】
なお、本実施の形態では、上述したように特定の行に対してのみ電荷読み出しを行うスキップ読みを行っているが、撮像面のうち一部の領域に対応した画素から電荷読み出しを行うようにしてもよい。例えば、撮像素子１０４のうち複数の列（全列ではない）を含む領域だけで電荷読み出し動作を行ったり、上記複数の列を含む領域のうち一部の行を間引いた領域で電荷読み出し動作を行ったりすることができる。
【００７８】
次に、撮像画面に含まれる被写体の輝度情報を取得するための動作について、図９（ｂ）を用いて説明する。ここで、図９（ａ）の動作で説明したように、先羽根は既に走行を完了しており、撮像素子１０４の撮像面には被写体の光束が到達している。
【００７９】
まず、撮像面の最下行５０から最上行５１にかけて各行のリセット動作を行う。そして、所定時間が経過した後に、撮像面の下側から上側にかけてスキップ読みを行う。ここで、リセット動作の垂直方向の走査速度（垂直方向の移動速度）と、スキップ読みの垂直方向の走査速度（垂直方向の移動速度）は、互いに等しくなるように設定されている。このため、すべての行において露光蓄積時間は等しくなる。７１はリセット動作の走査直線、７２はスキップ読みの走査直線を示す。
【００８０】
上述した動作によって得られた露光量のデータ（射像）をＷ２（ｖ）の関数で表すと、該関数は被写体の輝度情報を表すものとなる。すなわち、露光量のデータＷ２（ｖ）には、露光蓄積時間に関する情報と、被写体の輝度に関する情報が含まれているが、すべての行において露光蓄積時間を一定にすれば、Ｗ２（ｖ）から被写体の輝度に関する情報を得ることができる。
【００８１】
したがって、カメラＣＰＵ１０１は図９（ａ）の動作によって得られたデータＷ１（ｖ）を、図９（ｂ）の動作によって得られたデータＷ２（ｖ）で割り算することによって規格化すれば、露光蓄積時間の分布に関するデータであるＷ３（ｖ）を得ることができる。この露光蓄積時間の分布に関するデータＷ３（ｖ）から、先羽根の走行曲線６２を推定することが可能となる。
【００８２】
ここで、走査直線７１で示したリセット動作は走査直線６３で示したスキップ読みに兼用できるので、図９（ａ）と図９（ｂ）に示す動作を連続して行うことができる。この結果、図９（ａ）に示す動作から図９（ｂ）に示す動作に移行する際の時間をほぼ無視することができ、図９（ａ）での被写体と図９（ｂ）での被写体の間の状況変化をわずかなものとすることができる。よって、Ｗ３（ｖ）から被写体の輝度に関する情報をほぼ排除することができる。
【００８３】
従って、カメラＣＰＵ１０１はデータＷ３（ｖ）に基づいてリセット動作のタイミング制御を行うことで、リセット行２３の走査特性と、後羽根の走行曲線とを略一致させることができる。これにより、リセット行２３および後羽根によって形成されるスリットを一定の幅で移動させることができ、撮像素子１０４の全撮像領域において露光時間を一定にすることができる。
【００８４】
なお、先羽根および後羽根をほぼ同一の構造とすることで、これら先羽根と後羽根の走行曲線を略一致させることができる。つまり、撮像装置の姿勢差、温度、湿度、メカニカルシャッタを保持する電磁石の駆動電圧、メカニカルシャッタの個体差、経時変化などの複数の影響による後羽根の走行曲線の変化を、先羽根の走行曲線を検出することによって推定することが可能となる。
【００８５】
よって、カメラＣＰＵ１０１はリセット動作の走査特性を先羽根の走行曲線に沿わせることによって、リセット動作の走査特性を後羽根の走行曲線に沿わせることができる。
【００８６】
撮像素子１０４の各行におけるリセット動作の制御時刻Ｔは、下記式によって求めることができる。
【００８７】
Ｔ＝ｔ（ｖ）−ｔ０＊Ｗ３（ｖ）／Ｗ３（０）
上記式は、撮像面の最下行での電荷蓄積時間ｔ０を基準にして、各行の露光量Ｗ３（ｖ）を最上行の露光量Ｗ３（０）で割り算したものを、各行におけるスキップ読みまでの電荷蓄積時間ｔ（ｖ）から引いたものである。
【００８８】
図９（ｂ）の動作が完了すると、撮像素子１０４の読み出し動作を周期的に行って、被写体をモニタするための動画の撮像と表示を開始する。そして映像表示回路１１０にて動画が表示されている際にユーザーによってレリーズスイッチＳＷが操作されると、図９（ｃ）に示す静止画撮像が開始される。
【００８９】
まず上記の制御時刻Ｔに基づく各行におけるリセット動作を最下行から最上行に向けて開始する。そして最下行のリセット動作を開始してから予め設定された露光時間が経過した時点で、後羽根がリセット動作の最下行にかかるよう後羽根を開放し、走行させる。このリセット動作の走査曲線７４と後羽根の走行曲線７５はほぼ一致する。そして、後羽根の走行が完了した後に、最下行から最上行に向けて撮像素子１０４の全画素を対象として読み出し動作を行う。
【００９０】
このように本実施の形態によれば、被写体をモニタするための動画の撮像から静止画の撮像に移行する際には、先羽根をチャージする必要がないため、レリーズスイッチＳＷの操作に応じて直ちに静止画の撮像に移行することができる。
【００９１】
上述したように、本実施の形態の撮像システムによれば、先羽根の走行曲線を撮像素子の出力を用いて検出しているため、他のセンサ等の検出部材を用いて先羽根の走行曲線を検出する必要がなくなる。このため、撮像システムを大型化、あるいは、コストアップをさせる必要がない。しかも、撮像装置の姿勢差、温度、湿度、メカニカルシャッタを保持する電磁石の駆動電圧、メカニカルシャッタの個体差、経時変化などの複数の影響を、静止画の撮像の直前に検出できるため、これらの影響による後羽根の走行曲線の変化を高い精度で補償することが可能となる。
【００９２】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明を行う。本実施の形態にかかる撮像システムの基本的な構成は第１の実施の形態にかかる撮像システムとほぼ同じである。本実施の形態の撮像システムでは、カメラ本体１００のシャッタ装置１０５が先羽根を有していない点が異なる。
【００９３】
図１０は本発明の第２の実施の形態にかかるシャッタ装置１０５の構成図である。第１の実施の形態のシャッタ装置とは、先羽根を構成する先幕スリット形成羽根３０２、第１先羽根３０３、第２先羽根３０４、第３先羽根３０５、先羽根用の第１のアーム３０６、先羽根用の第２のアーム３０７、カシメダボ３０８ａ〜３０８ｄ、３０９ａ〜３０９ｄを有していない点が異なる。つまり、本実施の形態のシャッタ装置１０５は、後羽根のみを有している。後羽根スリット形成羽根３１０、第１後羽根３１１，第２後羽根３１２，第３羽根３１３は、第１のアーム３１４、第２のアーム３１５、カシメダボ３１６ａ〜３１６ｄ、３１７ａ〜３１７ｄにて構成される後羽根のみを有している。
【００９４】
図１１に、本実施の形態における撮像システムにて、被写体をモニタするための動画を撮像する場合の機械的動作を示すフローチャートを示す。図１１に示すフローチャートでは、被写体をモニタするための動画を撮像する前に、後羽根を走行させて後羽根の走行曲線を検出するための画像信号を得る。よって、被写体をモニタするための動画の撮像を開始する前に、走行させた後羽根をチャージさせる必要がある。
【００９５】
カメラ本体１００は被写体をモニタするための動画を映像表示回路１１０に表示させる撮像モードが設定されると、ステップＳ２１にてカメラＣＰＵ１０１はミラー部材１０２を跳ね上げて光路から退避させる。ステップＳ２２でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４にリセット動作を行わせ、ステップＳ２３で後羽根を走行させる。そしてステップＳ２４でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に読み出し動作を行わせ、後羽根の走行曲線を求めるための画像データを得ている。ステップＳ２５でカメラＣＰＵ１０１は走行させた後羽根を走行開始位置に戻すためのチャージを行わせる。ステップＳ２６でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に読み出し動作を周期的に行わせる。これにより、被写体をモニタするための動画像データを得ることができる。ここで、ユーザーによってスイッチユニット１１２に含まれるレリーズスイッチＳＷが操作されると、ステップＳ２７でカメラＣＰＵ１０１は求められた後羽根の走行曲線に沿うようにリセット動作を行わせる。ステップＳ２８でステップＳ２７でのリセット動作を基準として露出制御のために設定された時間が経過したら、カメラＣＰＵ１０１は後羽根を走行させてシャッタ開口１ａを後羽根で覆わせる。そしてステップＳ２９でカメラＣＰＵ１０１は撮像素子１０４に蓄積電荷の読み出し動作を行わせる。
【００９６】
図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）は、撮像素子１０４のリセット動作の走査タイミングを後羽根の走行曲線に沿わせるための動作について説明する図である。図１２（ａ）は図９（ａ）と異なるが、図１２（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図９（ｂ）、（ｃ）と同じである。
【００９７】
図１２（ａ）において、６０は撮像画面を示している。撮像画面６０では、画面中心に人物が位置し、画面左上には太陽が位置している。また、画面左下は、人物の影で暗くなっている。
【００９８】
図１２（ａ）は、後羽根の走行動作に伴う電荷蓄積動作を説明するための図である。この動作は、被写体をモニタするための動画を映像表示回路１１０に表示させる撮像モードを開始する前に行われる。図１２（ａ）、（ｂ），（ｃ）において、縦軸は撮像素子１０４の撮像面の上下方向における位置を示し、横軸は時間を示す。ただし、画像データの向きにあわせるために、撮像面の最下行が上に、最上行が下にくるように縦軸が設定されている。
【００９９】
５０は撮像面の開口画素領域４０の最下行、５１は撮像面の開口画素領域４０の最上行を示す。８１はリセット動作の走査特性を示す走査直線、８２は後羽根の走行曲線、８３は読み出し動作の走査特性を示す走査直線である。本実施の形態では、先羽根がないため、シャッタ装置１０５を駆動させる前は撮像素子１０４に光束が到達する状態となる。
【０１００】
後羽根の走行曲線を検知するために、まず、リセット動作の走査速度（垂直方向の移動速度）が一定となるように最下行から最上行に向かって行毎にリセット動作を行う。カメラＣＰＵ１０１は、タイミング８５にて最下行のリセット動作が開始されてから所定時間ｔ０が経過したタイミング８６で後羽根が最下行にかかるように、後羽根の走行を開始させる。そして後羽根の走行が完了してから、撮像素子１０４の電荷読み出し動作を開始する。ここでの電荷読み出し動作は、すべての行に対して電荷読み出しを行うのではなく、特定の複数の行に対してのみ電荷読み出しを行うスキップ読みを行ってもよい。すべての行に対して電荷の読み出しを行えば、後羽根のより正確な走行曲線を得ることができる。
【０１０１】
ここで、リセット動作が行われてから蓄積電荷の読み出しが行われるまでの時間が、撮像素子１０４における電荷蓄積時間となる。リセット動作が走査直線８１に示すように一定の速度で行われるのに対し、後羽根は走行曲線８２に示す軌跡を描きながら走行するため、後羽根の走行によって開始される露光に伴う電荷蓄積時間（露光蓄積時間）は行毎に異なる。
【０１０２】
すなわち、リセット動作の走査直線８１と後羽根の走行曲線８２との間の時間が露光蓄積時間となる。この露光蓄積時間は撮像素子１０４の垂直方向における位置に応じて差が生じる。この露光蓄積時間の差は、後羽根の走行曲線８２を表していることになる。このため、撮像素子１０４の垂直方向における露光蓄積時間の分布を正確に検出できれば、後羽根の走行曲線８２を求めることができる。
【０１０３】
よって、カメラＣＰＵ１０１は第１の実施の形態と同様に各行における電荷蓄積データをＷ１（ｖ）として求めれば、第１の実施の形態と同様の方法によって求めたＷ２（ｖv）を求めることで、露光蓄積時間に分布に関するＷ３（ｖ）を求めることができる。
【０１０４】
あとは、カメラＣＰＵ１０１は、撮像素子１０４の各行におけるリセット動作の制御時刻Ｔを、下記式によって求める。
【０１０５】
Ｔ＝ｔ（ｖ）＋ｔ０＊Ｗ３（ｖ）／Ｗ３（０）
このように本実施の形態によれば、後羽根の走行曲線を撮像素子の出力を用いて検出しているため、他のセンサ等の検出部材を用いて後羽根の走行曲線を検出する必要がなくなる。このため、撮像システムを大型化、あるいは、コストアップをさせる必要がない。
【０１０６】
また、本実施の形態ではリセット動作の走査直線８１と後羽根の走行曲線８２との間の露光蓄積時間にて後羽根の走行曲線を求めるための電荷蓄積データＷ１（ｖ）を求めたが、これに限られるものではない。第１の実施の形態と同様に、後羽根の走行曲線と読み出し動作の走査直線との間の露光蓄積時間を用いて電荷蓄積データＷ１（ｖ）を求めることもできる。
【０１０７】
また、シャッタ装置１０５が遮光装置を構成し、カメラＣＰＵ１０１が制御回路を構成し、垂直シフトレジスタ４１、Ｓ−ｎ回路４２、水平出力部４３、パルス発生回路１０７、および、垂直駆動変調回路１０８等で走査回路を構成する。
【０１０８】
なお、上述の各実施の形態において、撮像素子１０４をＣＭＯＳイメージセンサとして説明を行ったが、撮像素子はＸＹアドレス型であればＣＭＯＳイメージセンサに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像システムの構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかるシャッタ装置の構成図である。
【図３】従来の撮像システムにおける被写体をモニタするための動画を撮像する場合の機械的動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像システムにおける被写体をモニタするための動画を撮像する場合の機械的動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像素子の構成の模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像素子の構成の別の模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像素子の基本的な読み出し動作を説明するための図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態にかかる撮像素子およびシャッタ装置を被写体側から見た図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態にかかる露光量の分布に関するデータを示すＷ１（ｖ）、被写体の輝度情報を取得するためのデータを示すＷ２（ｖ）、および、Ｗ１（ｖ）とＷ２（ｖ）より求められたＷ３（ｖ）を利用してリセット動作を行う方法を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態にかかるシャッタ装置の構成図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態にかかる撮像システムにおける被写体をモニタするための動画を撮像する場合の機械的動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態にかかる露光量の分布に関するデータを示すＷ１（ｖ）、被写体の輝度情報を取得するためのデータを示すＷ２（ｖ）、および、Ｗ１（ｖ）とＷ２（ｖ）より求められたＷ３（ｖ）を利用してリセット動作を行う方法を示す図である。
【図１３】従来のフォトインタラプタを用いて先羽根の走行特性を検知する装置の構成図である。
【符号の説明】
【０１１０】
２２  後羽根
４０  開口画素領域
４１  垂直シフトレジスタ
４２  Ｓ−ｎ回路ブロック
４３  水平出力部
１００  カメラ本体
１０２  ミラー部材
１０３  ファインダ光学系
１０４  ＣＭＯＳイメージセンサ
１０５  シャッタ装置
１０６  シャッタ駆動回路
１０７  パルス発生回路
１０８  垂直駆動変調回路
１０９  信号処理回路
１１０  映像表示回路
１１１  画像記録回路
１１２  スイッチユニット
１１３  通信接点
２００  交換レンズ装置
２０１  撮影レンズ
２０２  レンズＣＰＵ
２０３  レンズ駆動回路
２０４  通信接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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